本發(fā)明涉及傳感器技術領域，具體而言，涉及一種集成智能傳感器系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集方法。

背景技術：

盡管傳感器技術已經(jīng)得到長足的發(fā)展，但就傳感器本身而言，還達不到許多測量的要求。長期以來研究工作大都集中在硬件方面，雖然不斷利用新材料研制敏感器件，改進傳感器芯片的制造工藝，提高芯片的質量，以及通過外電路補償改善傳感器的線性度、穩(wěn)定性和輸出漂移，但傳感器都沒有根本性的突破。目前隨著系統(tǒng)自動化程度的提高和復雜性的增加，對傳感器的綜合精度、穩(wěn)定性、可靠性和響應要求越來越高，然而傳統(tǒng)傳感器的功能單一等，因此傳統(tǒng)傳感器不能滿足多種測試要求，更不能實現(xiàn)遠程控制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種集成智能傳感器系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集方法，以改善上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種集成智能傳感器系統(tǒng)，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、微處理器以及網(wǎng)絡模塊。所述傳感器模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊電連接。所述微處理器分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊、所述網(wǎng)絡模塊電連接。所述傳感器模塊用于采集外界環(huán)境的變化信息。所述數(shù)據(jù)處理模塊用于接收所述傳感器模塊采集的信息并處理、發(fā)送給所述微處理器。所述微處理器用于處理所述數(shù)據(jù)處理模塊處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊發(fā)送給遠端電子設備。所述網(wǎng)絡模塊用于提供網(wǎng)絡連接。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述傳感器模塊包括壓力傳感器、力傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、溫度傳感器和/或濕度傳感器。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述壓力傳感器包括依次連接的敏感元件、自校單元及補償單元。所述補償單元與所述數(shù)據(jù)處理模塊電連接。所述自校單元用于通過所述微處理器自動校準所述壓力傳感器。所述補償單元用于通過所述微處理器對所述壓力傳感器自補償。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述敏感元件為光敏二極管。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述數(shù)據(jù)處理模塊包括模數(shù)轉換電路。所述模數(shù)轉換電路一端與所述補償單元電連接，另一端與所述微處理器電連接。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述模數(shù)轉換電路包括雙積分型A/D轉換器。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述數(shù)據(jù)處理模塊還包括放大電路，所述放大電路的一端與所述補償單元電連接，另一端與所述模數(shù)轉換電路電連接。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述系統(tǒng)還包括數(shù)模調理控制電路與數(shù)模調理電路，所述數(shù)模調理控制電路一端與所述微處理器電連接，另一端與所述數(shù)模調理電路電連接。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述系統(tǒng)還包括多路開關，所述多路開關的一端與所述傳感器模塊連接，另一端與所述數(shù)據(jù)處理模塊電連接。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，所述方法包括：所述傳感器模塊采集外界環(huán)境的變化信息。所述數(shù)據(jù)處理模塊接收所述傳感器模塊采集的信息并處理、發(fā)送給所述微處理器。所述微處理器用于處理所述數(shù)據(jù)處理模塊處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊發(fā)送給遠端電子設備。

本發(fā)明實施例提供的集成智能傳感器系統(tǒng)，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、微處理器以及網(wǎng)絡模塊。所述傳感器模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊電連接。所述微處理器分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊、所述網(wǎng)絡模塊電連接。所述傳感器模塊用于采集外界環(huán)境的變化信息。所述數(shù)據(jù)處理模塊用于接收所述傳感器模塊采集的信息并處理、發(fā)送給所述微處理器。所述微處理器用于處理所述數(shù)據(jù)處理模塊處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊發(fā)送給遠端電子設備。以此實現(xiàn)與遠端電子設備進行遠程通信。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的集成智能傳感器的一種結構框圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例提供的集成智能傳感器的另一種結構框圖；

圖3為本發(fā)明第一實施例提供的集成智能傳感器的一種結構示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實施例提供的集成智能傳感器的敏感元件的位置示意圖；

圖5為本發(fā)明第二實施例提供的數(shù)據(jù)采集方法的流程圖。

圖中：100-集成智能傳感器系統(tǒng)；110-傳感器模塊；112-傳感器A；114-傳感器B；116-傳感器C；120-數(shù)據(jù)處理模塊；122-模數(shù)轉換電路；124-放大電路；130-微處理器；132-隨機存取存儲器；134-可編程只讀存儲器；140-網(wǎng)絡模塊；150-數(shù)模調理控制電路；152-數(shù)模調理電路；160-多路開關；162-信息總線；164-信息接口；166-鍵盤；201-紅外發(fā)光二極管；202-參考元件；203-敏感元件；204-遮光片；205-第一轉換電路；206-第二轉換電路；207-自校單元；208-放大器；209-補償單元；210-數(shù)字輸入/輸出端；220-被測壓力。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

第一實施例

請參照圖1，本實施例提供一種集成智能傳感器系統(tǒng)100，其包括傳感器模塊110、數(shù)據(jù)處理模塊120、微處理器130以及網(wǎng)絡模塊140。所述傳感器模塊110與所述數(shù)據(jù)處理模塊120電連接。所述微處理器130分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊120、所述網(wǎng)絡模塊140電連接。

所述傳感器模塊110用于采集外界環(huán)境的變化信息。所述傳感器模塊110包括壓力傳感器、力傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、溫度傳感器和/或濕度傳感器。所述傳感器模塊110解決同時測量周圍多種物理量和化學量，給出較全面反映外界環(huán)境物質運動規(guī)律的信息。所述傳感器模塊110包括多個以上的各類傳感器，用于測量壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫度以及濕度等。請參照圖2，在本實施例中，所述傳感器模塊110至少可以包括傳感器A112、傳感器B114以及傳感器C116。傳感器A112、傳感器B114以及傳感器C116均可以為各種類型的傳感器。

例如，傳感器A112可以為壓力傳感器。請參照圖3，傳感器A112包括依次連接的敏感元件203、自校單元207及補償單元209，所述補償單元209與所述數(shù)據(jù)處理模塊120電連接，所述自校單元207用于通過所述微處理器130自動校準所述壓力傳感器，所述補償單元209用于通過所述微處理器130對所述壓力傳感器自補償。敏感元件203可以為光敏二極管。.光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導體二極管在結構上是類似的，其管芯是一個具有光敏特征的PN結，具有單向導電性，因此工作時需加上反向電壓。無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強度的變化而變化。光的變化引起光電二極管的電流的變化，這就可以將光信號轉換成電信號，成為光電傳感器件。

為了給敏感元件203提供光源，所述傳感器A112還可以包括紅外發(fā)光二極管201。所述紅外發(fā)光二極管201與電源連接。所述系統(tǒng)還包括參考元件202，所述參考元件202的一端同時連接于所述自校單元207及數(shù)據(jù)處理模塊120。由于敏感元件203可以為光敏二極管，所以所述參考元件202可以為光敏二極管。請參照圖4，所述參考元件202和所述敏感元件203處于所述紅外發(fā)光二極管201的同一側，使得紅外發(fā)光二極管201為所述參考元件202和所述敏感元件203提供光源。優(yōu)選地，所述紅外發(fā)光二極管201處于所述參考元件202和所述敏感元件203連線的垂直平分線上，這樣參考元件202和所述敏感元件203就能受到紅外發(fā)光二極管201相同的光照。

一般來說，傳感器在使用過程中都有溫漂、時漂或某些參數(shù)發(fā)生變化的現(xiàn)象。對溫漂可進行溫度補償來消除由溫度影響給測量帶來的誤差。為了保證測量的精度，需要對傳感器進行自補償和實時校正，能消除傳感器參數(shù)發(fā)生變化和時漂給測量帶來的影響。請參照圖3，傳感器A112包括自校單元207及補償單元209。所述自校單元207用于通過所述微處理器130自動校準所述壓力傳感器，所述補償單元209用于通過所述微處理器130對所述壓力傳感器自補償。自校單元207的一端與參考元件202的第一轉換電路205電連接，另一端連接至放大器208的第一端。第一轉換電路205的一端電連接至敏感元件203，另一端同時電連接至自校單元207和數(shù)據(jù)處理模塊120。第二轉換電路206的一端電連接至敏感元件203，另一端電連接至放大器208的第二端。補償單元209的一端電連接至放大器208的第三端，另一端電連接至所述數(shù)據(jù)處理模塊120。

請結合參照圖3和圖4，敏感元件203上設置有遮光片204，在被測壓力220的不同作用下，遮光片204移動位置，從而遮擋敏感元件203不同部分。這樣，在紅外發(fā)光二極管201的光照下，參考元件202受到恒定的光照，而敏感元件203沒有被遮光片204遮擋的部分才能受到光照，參考元件202和敏感元件203受到不同的光照，從而參考元件202轉化為參考電信號，敏感元件203轉換為被測電信號。微處理器130獲取的電信號包括經(jīng)過自校單元207的參考電信號以及被測電信號一起依次經(jīng)過放大器208、補償單元209而輸出的信號。微處理器130利用存儲在可編程只讀存儲器134內的計量特性數(shù)據(jù)與微處理器130獲取的電信號進行對比校正。這樣解決了非線性、溫度漂移、響應時間、噪音、交叉耦合干擾、緩慢的時漂等的補償問題以及自校正問題，診斷測試以確定集成智能傳感器系統(tǒng)100各組件有無故障。。

請結合參照圖2和圖3，所述數(shù)據(jù)處理模塊120用于接收所述傳感器模塊110采集的信息并處理、發(fā)送給所述微處理器130。所述數(shù)據(jù)處理模塊120包括模數(shù)轉換電路122，所述模數(shù)轉換電路122一端與所述補償單元209電連接，另一端與所述微處理器130電連接。所述模數(shù)轉換電路122包括雙積分型A/D轉換器。

為了增加傳感器模塊110輸出電信號的幅度，所述數(shù)據(jù)處理模塊120還包括放大電路124，所述放大電路124的一端與所述自校單元207電連接，另一端與所述模數(shù)轉換電路122電連接。

為了所述集成智能傳感器系統(tǒng)100能夠可以選擇同時測量外界多種物理量和化學量，還包括多路開關160，所述多路開關160的一端與所述傳感器模塊110連接，另一端與數(shù)據(jù)處理模塊120電連接。需要同時測量外界N種不同的物理量和化學量，傳感器模塊110至少需要N個不同類型的傳感器如壓力傳感器、溫度傳感器等，則多路開關160至少需要N個開關，使得N個不同類型的傳感器的一個傳感器通過N個開關中的一個開關連接上所述輸出處理模塊，能夠同時測量N種不同的物理量和化學量如力、溫度、濕度、光、聲、化學成分等非電學量。

為了便于控制傳感器模塊110的實際采集情況，集成智能傳感器系統(tǒng)100還包括數(shù)模調理控制電路150與數(shù)模調理電路152。所述數(shù)模調理控制電路150一端與所述微處理器130電連接，另一端與所述數(shù)模調理電路152電連接。所述數(shù)模調理電路152的一端與所述數(shù)模調理控制電路150電連接，另一端連接至信息總線162。所述微處理器130通過數(shù)模調理控制電路150對傳感器模塊110控制，傳感器模塊110采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過信息總線162把信息反饋給微處理器130。解決微處理器130與傳感器模塊110中的各個傳感器之間雙向通行功能，構成閉合工作模式。

微處理器130用于處理所述數(shù)據(jù)處理模塊120處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊140發(fā)送給遠端電子設備。微處理器130可以是一種集成電路芯片，具有信號處理能力；也可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網(wǎng)絡處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。其可以實現(xiàn)或者執(zhí)行本申請實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。

所述集成智能傳感器系統(tǒng)100還可以包括存儲器、信息接口164以及電源。存儲器可以存儲各種軟件程序以及模塊，如本申請實施例提供的數(shù)據(jù)采集方法對應的程序指令/模塊。微處理器130通過運行存儲在存儲器中的軟件程序以及模塊，從而執(zhí)行各種功能應用以及數(shù)據(jù)處理，即實現(xiàn)本申請實施例中的數(shù)據(jù)采集方法。所述存儲器可以包括隨機存取存儲器132(Random Access Memory，RAM)及可編程只讀存儲器134(Programmable Read-Only Memory，PROM)。所述存儲器還可以包括只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

網(wǎng)絡模塊140用于提供網(wǎng)絡連接。所述集成智能傳感器系統(tǒng)100通過網(wǎng)絡模塊140與遠端電子設備建立網(wǎng)絡通信。遠端電子設備可以包括但不限于計算機、手機、平板等。

請參照圖2，集成智能傳感器系統(tǒng)100還可以包括鍵盤166。所述鍵盤166用于向集成智能傳感器系統(tǒng)100輸入數(shù)據(jù)。對應于圖3，集成智能傳感器系統(tǒng)100還可以包括數(shù)字輸入/輸出端210。所述數(shù)字輸入/輸出端210一端與微處理器130電連接，另一端連接至信息總線162。

本發(fā)明實施例提供的集成智能傳感器系統(tǒng)100的工作原理如下：

傳感器模塊110采集外界環(huán)境的變化信息。數(shù)據(jù)處理模塊120接收所述傳感器模塊110采集的信息并處理、發(fā)送給微處理器130。所述微處理器130處理所述數(shù)據(jù)處理模塊120處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊140發(fā)送給遠端電子設備。以此實現(xiàn)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠端電子設備。

本發(fā)明實施例提供的集成智能傳感器系統(tǒng)100，包括傳感器模塊110、數(shù)據(jù)處理模塊120、微處理器130以及網(wǎng)絡模塊140。所述傳感器模塊110與所述數(shù)據(jù)處理模塊120電連接。所述微處理器130分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊120、所述網(wǎng)絡模塊140電連接。所述傳感器模塊110用于采集外界環(huán)境的變化信息。所述數(shù)據(jù)處理模塊120用于接收所述傳感器模塊110采集的信息并處理、發(fā)送給所述微處理器130。所述微處理器130用于處理所述數(shù)據(jù)處理模塊120處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊140發(fā)送給遠端電子設備。以此實現(xiàn)與遠端電子設備進行遠程通信。

第二實施例

請參照圖5，本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，應用于上述第一實施例的集成智能傳感器系統(tǒng)100，所述方法包括：

步驟S300：所述傳感器模塊采集外界環(huán)境的變化信息；

步驟S310：所述數(shù)據(jù)處理模塊接收所述傳感器模塊采集的信息并處理、發(fā)送給所述微處理器；

步驟S320：所述微處理器處理所述數(shù)據(jù)處理模塊處理過后的數(shù)據(jù)并通過所述網(wǎng)絡模塊發(fā)送給遠端電子設備。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的數(shù)據(jù)采集方法的具體工作過程，可以參考前述系統(tǒng)實施例中的對應過程，在此不再贅述。

本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，應用于上述第一實施例中的集成智能傳感器系統(tǒng)100中，所述方法通過網(wǎng)絡模塊140將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠端電子設備，以此實現(xiàn)與遠端電子設備進行遠程通信。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。